Способ очистки выбросных газов от оксидов серы и азота Советский патент 1993 года по МПК B01D53/34 C01B17/60 C01B17/05 

Изобретение относится к способам очистки отходящих промышленных газов, содержащих SOx и NOx, и может быть использовано, например, для очистки дымовых газов (ДГ) энергетических установок (ТЭС, ТЭЦ), газов предприятии химической промышленности, а также на предприятиях других отраслей, где имеются газы, содержащие окислы серы и азота,

В заявленном способе поставлена цель - повышение степени очистки от SOx и NOX.

Сущность заявленного способа заключается втом, что очистку газа проводят в две стадии, включающие хемосорбциюЗОа и NOx буферным аммиачным раствором, содержащим тиосульфат, и регенерацию раствора контактированием с сероводородом. Первую стадию проводят при рН 6,5-8,0 в присутствии фосфатов в количестве 0,3- 2,0 моль/л и катализатор, представляющего собой раствор оксида или гидроксида титана, или алюминия, или кремния во фтористоводородной кислоте с концентрацией (0,1-20) моль/л. Молярное, отношение сероводорода к диоксиду серы в подаваемых газах равно 0,5-1,0.

Для обеспечения высокой скорости реакции восстановления окислов азота концентрация тиосульфата аммония в растворе должна составлять 0,15-0,55 моль/л, для обеспечения высокой селективности реакции величина рН раствора н.а первой стадии поддерживается на уровне 6.5-8,0. при

00

со U о ю ел

сэ

этом окисли серы также полностью поглощаются.

На первой стадии процесса имеют место следующие основные реакции взаимодействия окислов азота с тиосульфатом аммония:,

КАТ

2ND + (NH4)2S2p3 + Н20 - 2NH4HS03 + N2 N02 + (МН4)2520з + Н2 - 2NH4HS03 + 1 /2№

При наличии в растворе элементной серы, образующийся на второй стадии процесса, при величинах рН, близких к 7, может протекать реакция:

(МНфЗОз + S - (МН4)232Оз,

но ее следует рассматривать как второстепенную, вносящую не основной вклад в процесс образования тиосульфата.

На второй стадии - регенерации раствора происходят реакции с образованием тиосульфата и элементной серы при взаимодействии сульфита и бисульфита аммония с сероводородом.

КАТ

4(МН4)280з + 2H2S - 3(МН4)2$20з-+ +2МН40Н.+ НгО..

КАТ 2NH4HS03 +2H2S - (NH4)2S20s + ЗНгО + 2So

Рекомендуемые оптимальные условия ведения процесса очистки были получены в результате проведенных лабораторных исследований. Основной трудностью при очистке газов от окислов азота является извлечение N0 из газовой фазы., последний характеризуется низкой, растворимостью в растворах. Кроме этого следует учитывать такой факт, что на долю монооксида азота приходится 90% от всех образующихся окислов азота при сжигании топл ивэ в энергетических установках.

Эксперименты проводились как из статической установке, позволяющие установить скорости восстановления монооксида азота в зависимости от условий, так и на проточной по газу установке с определением степени очистки газа.

При проведений опытов в статических условиях в качестве меры каталитической активности использовали среднюю скорость поглощения N0 одним литром контактного раствора с начального момента до момента, соответствующего 1/3 полного поглощения.

Примеры 1-10. Определяли скорости восстановления монооксида азота. Условия: PNO 0,08 МПа, Т 50°С, буфер - фосфатный.

Как видно из табл,1, испытание фосфатного буфера (пример 1)о реакции восстановления N0 показало нулевую активность. Использование других условий показывает; что скорость реакции недостаточно высока (примеры 2, 10), Применение системы тиосульфата с катализатором (примеры 3, 4, 5)

или системы тиосульфат, сульфит в присутствии катализатора позволяет увеличить скорость в 30 раз .(примеры 7, 8), Т.е. степень очистки газа, таким образом, будет зависеть уже не от скорости химической реакции, а от применяемого масообменного аппарата).

Следует также отметить, что увеличение концентрации сульфита в растворе, которое

также.приводит к положительному эффекту, на практике не осуществимо..Это связано с тем, что при данных рН раствора создание концентрации ЗОз -иона больше чем 0,15 м ол ь/л невозможно вследствие его перехода в газовую фазу в виде S02.

Опыты по определению степени очистки газа, содержащего монооксид азота и диоксид серы, проводились в проточной по газу установке с использованием реактора

идеального смещения. .

. П р и м е р ы 11-15 (см.табл.2). Определяли степени очистки газа от S02 и N0. Условия: обьем раствора - 50 мм, буфер аммиачно-фосфатный. Состав контактного

раствора: С(М.Н4) 0,55 моль/л, Ската- лизатора - 1 моль/л.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить степень очистки от S02 до 99,2% и от NOX до 93-94,6% против 90% в прототипе.

При этом предлагаемый способ имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом: снижает расход Н25-газа, т.к. сероводород, в данном случае, необходим

только для наработки тиосульфата, поэтому процесс проводят при соотношении HzS : S02 0,5 : 1,0. Это существенно упрощает технологию процесса в целом; про- цесс протекает с высокой селективностью

при рекомендуемых величинах рН 6,5-8,0 на первой стадии - промывки газа. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ очистки выбросных газов от оксидов серы и азота абсорбцией водным раствором, содержащим тиосульфат аммония, с рН, равным 6.5 и выше, с последующей регенерацией раствора обработкой газообразным сероводородом, отлич а ющийся тем, что абсорбцию ведут при рН раствора не выше 8,0, концентрацию тиосульфата в

518346956

растворе поддерживают в интервале 0,15- ставляющий собой раствор оксида, или гид0,55 моль/л, при этом используют раствор,

дополнительно содержащий фосфатный

буфер на основе гидрофосфата и дигидрофосфата аммония, а также катализатор 5 на стадию регенерации, к диоксиду серы,

регенерации абсорбционного раствора и подаваемого на стадию абсорбции, поддервосстановления оксидов азота, пред- живают равным 0,5-1,0.

Таблица

роксида титана, или алюминия, или кремния во фтористоводородной кислоте, а молярное отношение сероводорода, подаваемого

роксида титана, или алюминия, или кремния во фтористоводородной кислоте, а молярное отношение сероводорода, подаваемого

Использование: очистка дымовых газов от SOx и NOX. Сущность изобретения: на стадии абсорбции используют водный раствор, содержащий (. фосфатный буфер на основе ( и NH4H2P04 и катализатор. Концентрацию (МНф520з поддерживают в интервале 0,15-0,55 моль/л.рН раствора 6,5-8,0. Катализатор.ускоряет восстановление N0 до N2 и регенерацию раствора и представляет собой раствор оксида или гидроксида TI или Al, i ли Si во фтористоводородной кислоте. Регенерацию раствора ведут обработкой газообразным H2S. Отношение HaS : 302 равно 0,5-1,0. Степень очистки от SO2 и NlOx составляет по примерам 99,2 и 93-94,6%, соответственно. 2 табл.

Реакция протекает с очень большой скоростью, уто истинную скорость не представляется возможным измерить вследствие-диффузионных осложнений.

Таблица 2